Corrosão por atrito: causas e prevenção

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

A corrosão por fretting é baseada em processos físicos e químicos que ocorrem no nível molecular. No primeiro estágio, a destruição eletroquímica predomina. Na zona de contato de metais (ou metal com não metal), são formados óxidos, devido aos quais o desgaste mecânico é ativado. Esses dois processos estão intimamente relacionados e afetam as características de resistência dos conjuntos. O fenômeno do fretting vem sendo estudado por pesquisadores há mais de um século, mas sua previsão ainda é pouco desenvolvida.

Descrição

A corrosão por atrito é uma das variedades de destruição espontânea do metal. Este processo ocorre na interface de pares metal-metal ou metal-não-metal em contato estreito. Sua característica é a presença de movimentos oscilatórios de pequena amplitude. A corrosão por contato afeta não apenas os aços carbono, mas também os aços resistentes à corrosão.

Para a ocorrência deste fenômeno, uma amplitude cíclica de apenas 0,025 mícrons é suficiente. Seu valor máximo pode ser de 200 a 300 mícrons. Externamente, a destruição se manifesta no aparecimento de pequenas úlceras, esfregando, rasgando,manchas coloridas, depósitos de pó na superfície de contato.

Produtos de corrosão semelhantes a óxidos de peças de aço têm uma cor diferente - do avermelhado ao marrom escuro. Depende da marca do material e das condições de operação. Eles não podem sair da área de contato devido à pequena amplitude de oscilações do movimento mútuo das superfícies, o que aumenta seu efeito abrasivo.

A consequência mais negativa deste fenômeno é a falha por fadiga das peças. A capacidade de perceber cargas cíclicas nos nós é reduzida em até 5 vezes.

Recursos de desgaste

A corrosão por atrito tem as seguintes diferenças de outros tipos de desgaste:

• Dano de metal ocorre em movimento recíproco.
• Localização do dano - somente na área de contato das peças.
• Baixa velocidade de deslocamento no par de fricção.
• A destruição dos filmes de óxido ocorre principalmente devido às forças tangenciais.
• A ruptura das pontes de soldagem durante o assentamento das superfícies leva ao desprendimento de átomos e ao aparecimento de trincas de fadiga.
• Partículas de metal arrancadas oxidam rapidamente no ar.
• Os produtos de corrosão estão ativamente envolvidos no processo de desgaste.

Causas e mecanismo do fenômeno

Simplesmente, o processo de corrosão por fretting pode ser representado da seguinte forma:

• Mova e deforme superfícies.
• Oxidação do metal.
• Destruição de óxidofilmes.
• Descoberta do metal puro.
• Sua aderência com a superfície de contato.
• Destruição de pontes de agarramento.
• Aumento da concentração de oxigênio em áreas abertas.
• Repetição do ciclo de corrosão, aumento gradual das cavernas.

Como resultado da ação abrasiva das partículas destacadas, a temperatura na zona de contato também aumenta (em alguns casos até 700°C). Uma camada branca é formada, consistindo em estruturas metálicas alteradas.

As seguintes causas principais de corrosão por contato são identificadas:

• Cargas dinâmicas de baixa amplitude em conexões fixas.
• Ambiente externo agressivo.
• Fator de temperatura.

A natureza do processo de corrosão depende do estágio em que se encontra. Na fase inicial, registrou-se a predominância de reações oxidativas devido à interação eletroquímica. Esse processo é retardado pelo uso de composições químicas que enfraquecem a ação de um ambiente agressivo. Discutiremos quais são os inibidores de corrosão abaixo.

O estado tensionado do material tem três componentes - a força compressiva direcionada perpendicularmente à superfície de contato, alternando tensões de cisalhamento e força de atrito. O desgaste durante a corrosão por fretting tem o caráter de falha por fadiga. Pequenas rachaduras se fundem com o tempo e pedaços de metal se quebram.

Nós de construção

Corrosão por fretting característica de unidades de montagem,nominalmente imóvel. Na maioria das vezes, a destruição do metal é observada nos seguintes tipos de juntas:

• Parafusado.
• Rebitagem.
• Entrada.
• Contato elétrico.
• Castelo.
• Hirths Dentados.
• Flanged.
• Squeeze fit (rolamentos, discos, rodas, acoplamentos de eixo, eixos e cubos de roda).
• Superfícies de rolamentos de molas e outros.

A corrosão por atrito das juntas aparafusadas é causada pelo desgaste da parte rosqueada e pelo aparecimento de vazamentos no vão. Isso é facilitado por uma diminuição no aperto durante a operação, autodesaparafusamento das juntas devido a cargas de vibração. No entanto, o aumento do torque de aperto não é garantia de redução da corrosão por contato, pois neste caso pode ocorrer soldagem por resistência das superfícies. Como resultado, o trabalho da conexão rosqueada ocorrerá em condições desfavoráveis de tensões de tração.

Intensidade da fratura

A taxa de corrosão por contato depende de vários fatores. Os mais importantes são:

• Atmosfera ambiente (a corrosão prossegue mais rapidamente no ar). Este fenômeno também é observado no vácuo, nitrogênio e hélio.
• Amplitude e frequência dos movimentos oscilatórios (velocidade de atrito). A relação entre a taxa de fratura e a amplitude é quase linear.
• Pressão (carga) na zona de contato e outras condições de operação. Com uma carga significativa, a profundidade do dano aumenta.
• Dureza do metal base e revestimentos protetores das peças, rugosidade do contatosuperfícies.
• Fatores tecnológicos (método de obtenção da peça, tensões residuais, precisão de usinagem e rigidez do conjunto montado).
• Propriedades dos produtos de óxido resultantes do desgaste.
• Temperatura. Na maioria dos casos, seus valores negativos contribuem para uma maior corrosividade. Temperaturas positivas afetam favoravelmente o desempenho da unidade apenas até um determinado valor crítico. Quando superaquecido, a taxa de destruição aumenta.
• Resistência à abrasão de produtos de desgaste.

Métodos de luta

As formas ideais de lidar com esse fenômeno não existem. Para reduzi-lo, são tomadas as seguintes medidas:

• Reduzindo o deslocamento relativo aumentando as forças de atrito. Aumentar a rugosidade, pressão ou alterar a configuração das peças. O primeiro método é o mais eficaz se um dos elementos for um não-metal. O atrito também pode ser aumentado por galvanoplastia com cobre, estanho ou cádmio.
• Se a eliminação da vibração for impossível, então o método inverso é necessário - reduzindo a força de atrito usando revestimentos de fosfato, chumbo ou índio, bem como a introdução de lubrificantes. Como parte deste último, recomenda-se o uso de aditivos inibidores de corrosão. Este método transfere o slide para um ambiente intermediário.
• Aumento da dureza de uma das peças (tratamento térmico, endurecimento mecânico). Esta medida reduz a adesão mútuasuperfícies de contato e reduzir o desgaste.

Os lubrificantes à base de óleo e graxa reduzem efetivamente o desgaste do contato. Na maioria das vezes, seus tipos consistentes são usados - substâncias que, a uma temperatura de 25 ° C, são um material espesso e semelhante a uma pomada. Revestimentos de fosfato e metal anódico contribuem para sua retenção nas superfícies.

O que são inibidores de corrosão

Em caso de destruição do material pelo tipo de desgaste por fretting, utilizam-se principalmente inibidores do tipo contato. Eles retardam a corrosão em um ambiente agressivo, e o princípio de sua ação é baseado na formação de compostos pouco solúveis com íons metálicos.

Inibidores de contato incluem cromatos, nitritos, benzoatos, fosfatos e outros compostos. Preencher a lacuna com materiais plásticos entre as peças correspondentes não apenas as protege da corrosão, mas também promove a vedação. Os inibidores de contato incluem composições "Vital", SIM, M-1 e outras. Uma lista de inibidores e recomendações para seu uso pode ser encontrada em GOST 9.014-78.